[实用新型]一种热管式CPU散热器

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及电子器件散热技术，尤其是采用热管原理、主要由吸热块、热管加肋片和风扇组成的、用于冷却半导体集成芯片的散热器。

背景技术

随着半导体集成电路晶体管数量的增加，器件的发热量也随着增加。当前电脑CPU芯片的发热和散热问题已经成了计算机发展过程中的障碍，单纯的铝基翅片加风扇结构的散热器已经满足不了要求，热管式散热器都普遍被台式电脑CPU散热器采用了。

目前台式电脑CPU散热器的基本问题有：尺寸庞大，笨重，散热量不高，价格高。这些问题阻碍了热管式散热器在台式电脑中更广泛的应用。这些问题的产生，是由于设计不合理，表现出传热原理不清晰，制造加工工艺、工序不合理，低效，成本高。

现CPU散热器中的热管，一般都是管内壁有烧结成型的、厚厚的多孔结构层的铜制管，管内液态工质从冷凝段回流到蒸发段，就是依靠该多孔结构层的毛细管虹吸原理。这种热管制造工艺复杂，效率低，要求非常高，必须采用无氧铜管，低效率地灌加内壁铜粉层，多次在还原性气体中高温烧结，有烧结成品率的问题，因而热管本身成本价格非常高。

由于工艺要求，热管必须完成抽真空、灌入工质、封焊成品后才能进行后续工序，这给后续工艺带来了致命的问题，主要有：冷凝段上设置肋片，解决肋片和热管外壁之间的接触热阻问题。套片式肋片简单，因而被普遍采用，但是，在其他行业(如空调行业)中，普遍采用的高效、可靠、低价的胀管工艺，在此却完全不能被采用；采用整体锡焊工艺，面临着焊接时的高温引起热管中高压，可能导致热管爆炸的危险；一片一片地紧配合套入方法，对热管外径精度要求高，接触不可靠，生产效率太低。

电脑主板尺寸有限，不宜承担重物。减小散热器尺寸，减小其占主板的面积，减轻重量，对整体性能有益，这是非常重要的。但现热管，为保证热管内的毛细管结构不被破坏，热管的弯曲半径受限制，一般最小弯曲半径为三倍的热管直径，因而散热器的尺寸不易实现紧凑化设计。蒸发段和冷凝段之间的距离也长，对热管传输热量不利。另外，空气换热器部分(主要是肋片)的设计，没有深入运用传热学知识进行优化设计，对蒸发段与吸热块之间的接触热阻问题也不够重视。

发明内容

本实用新型利用重力回流(热虹吸原理)，省去高成本的在整个管内壁烧结一层厚厚的毛细管结构，改变制造工序和工艺，采用整体套片胀管等简单、高效的生产工艺，大大地降低制造成本；引入强化传热结构，优化设计，使散热器不仅散热量得到提高，散热器的尺寸也小巧紧凑，重量减轻，材料成本显著下降。

本实用新型所采用的技术方案是：散热器主要部件有：吸热块、热管、肋片和风扇。热管的冷凝段上设置有套片式肋片，热管的蒸发段紧固在吸热块上，这和现热管式散热器类似，本实用新型的特征在于：热管被折弯，一侧为冷凝段，另一侧为蒸发段，冷凝段和蒸发段之间成95°～140°角；吸热块采用铝或铝合金制成，有嵌孔，热管的蒸发段嵌在嵌孔吸内；肋片采用了短肋形或波形强化传热结构，或片距为0.7至1.5mm的平板肋；冷凝段上设置肋片的工序在充液管封口工序之前，并采用了胀管工艺或整体锡焊工艺；

现台式电脑，主板都是垂直放置，芯片的散热面也就垂直，散热器的吸热块也就垂直放置。本实用新型的散热器，安装要求热管的蒸发段垂直，冷凝段在上，这样在热管弯曲段和蒸发段，热管内液态工质回流最大利用重力作用。由于蒸发段和冷凝段的夹角不小于95°，冷凝段向蒸发段下倾就有5°以上，冷凝段内液态工质就可依靠重力作用回流。蒸发段和冷凝段两者之间夹角越大，重力作用回流力也越大，热管内热传输也就越高：但夹角太大，整体尺寸加大，结构不紧凑，倾斜的空气换热器可能与主板上的其它元件或部件产生干涉，一般取115°～125°为佳。如果芯片水平放置，则热管蒸发段水平，冷凝段向蒸发段下倾有40°以上，热管完全处于重力回流状态。

由于完全靠重力回流(热虹吸原理)，降低了热管内毛细管的虹吸作用，冷凝段内可以不需要毛细管结构，因而就可以省去在整个管内壁需要烧结一层厚厚的毛细管结构，一、降低了热管成本，二、可以改变散热器的制造工序和工艺，进一步提高生产效率和降低成本。制造工序上的改变：将热管充液、抽真空、封焊充液管(充液管封口)的工序排在热管的冷凝段上设置肋片的工序之后，因而可以采用胀管工艺。

肋片上的套管孔比热管冷凝段直径稍大一点，使得所有的肋片可以一次套入热管，再采用胀管工艺，胀大冷凝段的管径，使肋片上的套管孔翻边与管外壁紧密接触，这样就有效可靠地解决了接触热阻问题，该工艺简单、高效，不限制材料，肋片可以采用铝材，不仅制造成本降低了，材料成本也降低了。